Nella fresatura di materiali plastici rinforzati con fibra di carbonio, l'industria aeronautica richiede soprattutto la massima qualità delle superfici lavorate e la massima sicurezza del processo. Le aziende Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH e CemeCon stabiliscono ora nuovi standard per questo importante settore del futuro, in stretta collaborazione. Uno strumento premium sviluppato congiuntamente unisce geometria, substrato e rivestimento in diamante in una soluzione ottimale.
La lavorazione dei materiali compositi rinforzati con fibra di carbonio, noti come CFK, che sono particolarmente vantaggiosi per la costruzione leggera, rappresenta una delle maggiori sfide nell'industria della lavorazione meccanica. Nell'industria aeronautica vengono utilizzate varianti ancora più complesse di questo materiale composito. Allo stesso tempo, c'è un assoluto focus sulla massima qualità dei componenti, che vieta compromessi e richiede le massime prestazioni degli utensili da fresatura impiegati. Infatti, le fibre ad alta resistenza devono essere separate in modo preciso, nonostante le loro diverse orientazioni all'interno della matrice. Altrimenti, si possono verificare sovrapposizioni di fibre o delaminazioni, che richiedono almeno una laboriosa lavorazione manuale successiva.
Soprattutto la produzione di grandi parti di aeromobili, come ad esempio gusci o segmenti per il fusoliera, presenta ai costruttori di aeromobili e ai fornitori una problematica molto specifica: gli spessori delle pareti variano spesso da pochi millimetri a diversi centimetri. Alle giunzioni agiscono enormi forze trasversali sugli utensili da fresatura. Nel peggiore dei casi, questi possono rompersi e pezzi di rottura possono entrare all'interno del componente - le interruzioni della produzione o addirittura la perdita di interi componenti sarebbero conseguenze costose. L'uso di tessuti di rame come protezione contro i fulmini rappresenta un'ulteriore sfida nella lavorazione. L'obiettivo è un bordo del componente privo di lavorazioni successive - senza residui di rame.
Esattamente a queste sfide si sono confrontati i partner di sviluppo Hufschmied e CemeCon. Il produttore di utensili bavarese e lo specialista nel rivestimento hanno collaborato per progettare un nuovo utensile da fresatura che aumenta significativamente la sicurezza del processo nella fresatura del CFRP e la cui durata è stata prolungata di oltre il 50% rispetto a utensili di applicazione equivalente.
Percorso strutturato verso il nuovo strumento premium
„I nostri clienti dell'industria aeronautica lo sottolineano sempre nel confronto: nella lavorazione di componenti in materiali compositi, la sicurezza del processo è la massima priorità, poiché anche le più piccole deviazioni nei componenti possono risultare molto costose. Questo ha risvegliato in noi l'ambizione di convincere gli utenti in questo settore con una soluzione notevolmente migliorata“, afferma Fabian Lindinger, responsabile della tecnologia applicativa presso Hufschmied. È stata così gettata la base per il rivoluzionario fresatore HEXACUT 058, specificamente progettato per componenti aeronautici in CFRP.
Sulla strada per questo, nel centro di sviluppo di Hufschmied vicino ad Augusta, è stata inizialmente messa in discussione e rielaborata la geometria degli utensili esistente. Lo strumento nuovo doveva soddisfare, oltre alla massima sicurezza del processo, anche un ulteriore requisito: la qualità di taglio deve rimanere garantita per un periodo di utilizzo il più lungo possibile.
Perfetta regolazione dei parametri degli utensili
Nel processo successivo è emerso come una forte partnership in termini di tecnologia innovativa possa fare la differenza: infatti, essenziale per un risultato complessivo ideale è stata naturalmente anche la rivestimento adattato, che è stato coordinato con la geometria degli utensili elaborata da Hufschmied e il nuovo substrato. A tal fine, gli esperti di rivestimento di CemeCon hanno specificato un materiale di rivestimento in diamante per il nuovo utensile, che già nei test ha raggiunto una qualità assolutamente eccezionale. "È stato estremamente affascinante osservare come, passo dopo passo, si sia cristallizzata la combinazione ottimale tra substrato in carburo e materiale di rivestimento", ricorda Javier Fuentes. Il responsabile dello sviluppo dei rivestimenti e dei materiali da taglio presso Hufschmied sottolinea: "Nel lavoro di squadra produttivo siamo riusciti a raggiungere un'immagine di usura omogenea, con la quale abbiamo ottenuto un bordo di fresatura chiaro e liscio a un livello costantemente elevato per tutta la durata dell'utensile. E distacchi di rivestimento o addirittura rotture dell'utensile non si sono più verificati nei test di prodotto."
Marco Furrer, Sales Manager di CemeCon, spiega: "Per il nuovo utensile Hufschmied abbiamo adattato specificamente il collaudato materiale di rivestimento CemeCon CCDiaAeroSpeed. Così siamo riusciti a ottenere un'adesione straordinaria sul carburo scelto da Hufschmied, nonostante l'elevato spessore del rivestimento. Il risultato convincente: il nuovo HEXACUT 058 di Hufschmied consente agli utenti di mantenere una qualità di taglio costantemente elevata, massima sicurezza di processo, anche grazie a vibrazioni notevolmente ridotte, e una durata significativamente maggiore.
Partner forti agiscono alla pari
L'intero andamento del progetto ha beneficiato enormemente della collaborazione professionale dei partecipanti, poiché la partnership tra Hufschmied e CemeCon va ben oltre una semplice relazione fornitore-cliente. In stretto contatto si sono elaborati dettagli importanti come preparazioni dei bordi, raggi di taglio o spessore e architettura del rivestimento. "Con competenze unite siamo riusciti a ottimizzare tutti i parametri fino a raggiungere una soluzione coerente in tutti i punti", spiega Michael Woda, manager dello sviluppo dei diamanti presso CemeCon.
Anche nella produzione in serie dell'HEXACUT 058, le aziende continuano a collaborare. I fresatori premium di questo nuovo tipo vengono rivestiti presso la sede centrale di CemeCon a Würselen, nel più grande centro di rivestimento in diamante al mondo, e sottoposti a un controllo qualità completo. Indipendentemente da ciò, Hufschmied verifica nuovamente criteri rilevanti, come la distribuzione omogenea dello spessore del rivestimento – per i clienti finali ciò significa un ulteriore vantaggio in termini di sicurezza del processo.
"Questo progetto contribuisce – così come le nostre ulteriori collaborazioni, alcune delle quali già di lunga data con CemeCon – a stabilire Hufschmied a livello mondiale come sinonimo di soluzioni di lavorazione di prima classe", si rallegrano la direttrice Christel Hufschmied per il successo nello sviluppo. "Il nuovo utensile in diamante e il percorso comune con CemeCon verso la sua maturità industriale ci portano avanti in modo sostenibile nel raggiungimento dei nostri obiettivi."
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